专利名称：有源矩阵阵列装置及驱动这种装置的方法
技术领域：
本发明涉及一种包括多个矩阵阵元的有源矩阵阵列装置，其中所述多个矩阵阵元各自具有电荷存储器件。
本发明还涉及一种具有这种有源矩阵阵列装置的电子显示装置。
本发明还涉及一种用于驱动该有源矩阵阵列装置的方法。
背景技术：
有源矩阵阵列装置用于从传感器型应用到显示器型应用的许多不同的领域。在大型显示器领域中，有源矩阵阵列装置作为领先技术与更为传统的阴极射线管显示器的竞争越来越激烈。
通常，矩阵阵列装置具有交叉的寻址导体组和充电导体组，并具有在交叉点处连接到每组中的相应导体的矩阵阵元。就矩阵阵列显示装置而言，通常将充电导体称为有源矩阵阵列装置的列导体，并将其设置为在列驱动电路的控制下将一组值驱动到一行矩阵阵元，而通常将寻址导体称为有源矩阵阵列装置的行导体，并由其他驱动电路，如行驱动电路将其依次激活，以选择将被寻址的矩阵阵元的行。在这种显示装置中，对有源矩阵阵元的各行进行充电和寻址的频率通常受到视频信号的特性例如其场频与操作行和驱动电路的定时信号的控制，其中所述定时信号由专用硬件从视频信号中提取。
然而，使用这种有源矩阵阵列装置并非没有问题，尤其是在使用薄膜晶体管(TFT)经由连接到TFT的导体来实现诸如液晶显示器(LCD)或有机发光二极管(o-LED)像素的矩阵阵元的编程的情况下。由于TFT中的电子迁移率较差，因此TFT相对于单片晶体管具有较差的电导率。此外，例如为了存储像素的亮度电平而在为矩阵阵元中的如电容器和/或像素的电荷存储元件充电的时候，随着存储在电荷存储元件中的电荷的增加，TFT的电导率降低，因为其源漏电压下降，这对TFT的电子迁移率具有不利的影响。因此，将有源矩阵阵元充电至其预定电荷值所需的时间可能会超过可用的充电时间，在这种情况下，存储在矩阵元的电荷存储元件中的电荷量不足。在显示装置中，这导致错误的亮度电平，这是非常不希望出现的现象。可以通过改变TFT的尺寸，例如增加沟道宽度来提高TFT的电子迁移率，不过这会导致开口率的损失，这是不希望的副作用。
在美国专利申请US 2001/0040548 A1中提供了一种解决该问题的方案，其披露了一种用于有源矩阵LCD装置的驱动电路布置。该驱动电路布置包括连接到多个采样和保持电路的相应输入的斜坡电压发生器，该斜坡电压发生器产生在相应的LCD像素的充电周期开始时具有最大电压值的电压波形。在一部分充电周期中保持该最大电压，之后逐渐降低输出电压。通过几个锁存电路将相应像素的数字亮度信息转换为脉冲宽度。脉冲宽度控制相应的采样和保持电路对来自斜坡电压发生器的电压波形进行采样的时间。因此，有源矩阵阵列的被寻址像素在其充电周期的相当长的一部分内暴露在最大电压下，从而减少了对像素充电所花的时间。
然而，这种布置具有几个缺陷。首先，这是一种复杂的结构，在驱动电路中需要相当数量的硬件，增加了有源矩阵阵列装置的成本。此外，其限于基于斜坡电压的驱动信号发生，这意味着，其他驱动电路结构，例如产生有限数量的分立亮度输出的分压器型驱动电路，不能受益于这种布置。此外，利用这种布置避免像素过充电，尤其是在需要将像素编程到较低亮度水平的时候，是不容易的。
发明内容
根据本发明，提供一种有源矩阵阵列装置，包括多个矩阵元，每个矩阵元包括电荷存储器件；多个充电导体，每个充电导体经由相应的薄膜晶体管连接到所述多个矩阵元的子集；以及用于产生多个输出电压且包括多个电压调整电路的驱动电路，每个驱动电路输出经由电压调整电路之一连接到充电导体之一，将每个电压调整电路设置成施加用于调整输出电压的阶跃电压波形，以调整连接到所述充电导体的电荷存储器件之一的充电时间。
通过将电压调整电路连接到驱动电路的每一个输出，该驱动电路可以是任何公知的驱动电路，因为输出电压的调整与输出电压的实际产生无关。因此，本发明的设置例如比在美国专利申请US2001/0040548 A1中所披露的设置要灵活得多。通过具有预定形状的电压波形调制级输出，这可以基于对TFT的导电行为的仿真，所述TFT用于将矩阵阵元连接到它们的充电导体。因此，可以在有源矩阵阵元的电荷存储元件的充电周期的第一部分中向有源矩阵阵元施加过驱动电压，即，高于存储在矩阵阵元的电荷存储器件中的预定电压的电压，以减少电荷存储元件的充电时间。这对于高清晰度电视应用尤其有利，在高清晰度电视中，相对于使用50或60Hz刷新率的普通清晰度电视，有源矩阵阵元的寻址时间，即在有源矩阵阵元的电荷存储器件中存储对应于所需亮度电平的电荷所允许的时间被减少了。在由于导体长度、充电导体的阻抗而使有源矩阵阵列的尺寸可以成为矩阵阵元的充电时间的显著影响的情况下，这也是有利的。通过在其充电周期的一部分期间内向矩阵阵元施加过驱动电压，抵消这种效果并得到更短的对有源矩阵阵元的电荷存储器件进行充电的充电时间。
使用阶跃电压调整驱动电压使得调整方案能够以低成本实施。
阶跃电压波形可以具有与所述级的输出电压为恒定比例的阶跃高度。通过这种方式，过压驱动取决于所需的驱动电平本身。其他方案也是可能的，例如具有离散数量的可能电压阶跃高度，而不是恒定比例的乘法。
可以施加阶跃电压波形的时间取决于所驱动的矩阵元的初始电压状态。该初始电压状态决定所需的电压变化，因此影响合适的过压驱动的电平。为此，可以提供帧存储器，以存储在前一寻址阶段中施加到每个矩阵元的电压。
优选应当避免使用帧存储器，因为如果其他目的不需要帧存储器，这会带来额外的成本。存在已经使用了帧存储器的应用，在这种情况下本发明可以受益于帧存储器的使用。
作为替代方案，可以提供电流检测电路，以在最初向充电导体施加输出电压期间测量充电电流。因此，最初可以施加阶跃电压，并确定充电特性。这些充电特性将取决于所驱动的矩阵元的初始电压，因此可以施加阶跃电压波形的时间取决于所测到的电流。
在另一个实施例中，施加阶跃电压的时间取决于施加到充电导体的最近的前一输出电压。在这种情况下，可以提供存储器，以存储施加到充电导体的最近的前一输出电压。
是施加到矩阵元的前一电压更重要还是施加到充电导体(但针对不同的矩阵元)的前一电压更重要将取决于该装置中的不同电容和电压变化。两个效应中有一个可能是主导性的，或者电压过驱动方案可以将两种方法结合起来。
有源矩阵阵列装置可以包括显示装置，于是矩阵元包括显示像素，例如液晶显示像素或有机发光二极管显示像素。
本发明还提供一种对有源矩阵阵列装置进行寻址的方法，所述装置包括多个矩阵元，每个矩阵元包括电荷存储器件；以及多个充电导体，各自经由相应的薄膜晶体管连接到所述多个矩阵元的子集；该方法包括提供矩阵元驱动信号；通过将阶跃电压波形加到矩阵元驱动信号来调整所述驱动信号，以减少用于将电荷存储器件充电至所述驱动信号的充电时间。
此外，可以施加阶跃电压波形的阶跃的时间取决于所驱动的矩阵元的初始电压，并且这可以通过在最初向充电导体施加所调整的电压期间测量充电电流来确定。
此外，可以施加阶跃的时间取决于施加到充电导体的最近的前一驱动电压。
电压波形发生器可以是可编程的。通过这种方式，可以在制造有源矩阵阵列装置之后确定在电压波形发生器中实现的函数，在这种情况下，如果有源矩阵阵列装置用作显示装置，则该函数可以基于期望亮度电平和实际亮度电平之间的差。这允许对生产工艺中的偏差进行补偿。甚至还可以将这种测量用来补偿有源矩阵阵列在其寿命周期期间的性能退化，例如，补偿基于LCD或o-LED的有源矩阵阵列的各种部件例如TFT或o-LED材料的老化效应。
参考附图更加详细地并且通过非限制性的实例来对本发明进行说明，附图中图1示意性地示出所提出的有源矩阵阵列装置的第一实施例；图2示意性地示出表示向有源矩阵阵元施加电压波形对有源矩阵阵元的电荷存储元件的充电时间影响的曲线图；图3示意性地示出所提出的有源矩阵阵列装置的另一实施例；图4示意性地示出实施为显示装置的所提出的有源矩阵装置；图5示出使用本发明的驱动方案和设备对像素充电的时间(ttc)；图6示出使用本发明的驱动方案和设备对像素充电的时间(ttc)并且示出改变阶跃持续时间的效果；图7示出本发明设备的第一实例；以及图8示出本发明设备的第二实例。
具体实施例方式
应当理解的是，附图仅仅是示意性的并且未按照比例绘制。尤其，可能会放大某些尺寸，例如层或区域的厚度，而可能会减小其他尺寸。还应当理解的是，在所有附图中相同的附图标记用于表示相同或相似的部分。
申请人已经提出(但尚未公布)一种用于调整施加到有源矩阵阵列像素的驱动电压波形以便减少阵列像素的充电时间的有源矩阵阵列装置和方法。
将首先参考图1到4对已经提出的系统进行说明。本发明提供对参考图1到4所述的系统的改进，并且将参考图5到8进行说明。
图1中的有源矩阵阵列装置100具有多个有源矩阵阵元110a-i，其包括相应的电荷存储元件112a-i和输出元件114a-i，其还能够存储电荷。设置电荷存储元件112a-i中的每一个以在预定的时间期间内保持输出元件114a-i之一的状态。在有源矩阵阵列装置100为显示装置的情况下，输出元件114a-i例如可以是LC或多晶LED单元。在图1中，电荷存储元件112a-i连接在相应的薄膜晶体管(TFT)116a-i和公共电极118之间。然而，应当理解的是，这仅仅是非限制性的例子；利用现有技术中公知的其他电极布置来代替公共电极118的其他布置，例如专用导体或相邻寻址导体充当电极的布置，同样是可行的。TFT 116a-i中的每一个具有源极和栅极，所述源极连接到形成有源矩阵阵列装置100的列导体的充电导体142、144和146中的一个，所述栅极连接到形成有源矩阵阵列装置100的行导体的寻址导体172、174和176中的一个。充电导体142、144和146中的每一个经由相应的电压调整电路132、134和136连接到驱动电路120的相应级122、124和126。
驱动电路120可以是本领域技术人员公知的任何行或列驱动电路，并且可以设置成处理模拟或数字输入信号。寻址导体172、174和176中的每一个连接到另外的驱动电路160，其可以是本领域技术人员公知的任何行或列驱动电路。此外，有源矩阵阵列装置100可以是显示装置，不过本发明也可以应用于其他有源矩阵阵列应用，例如传感器或存储器件。此外，要强调的是，仅仅为了清晰起见而选择了图1和以下各图中所示的如矩阵阵元和导体的元件的数量；本领域技术人员应当理解的是，本发明的有源矩阵阵列装置通常所包括的这种元件要比图中所显示的多得多。
电压调整电路132、134和136各自具有连接到相应级122、124和126的输出的第一输入和连接到电压波形发生器150的第二输入。电压波形发生器150可以包括储存器件(未示出)或可以设置成以另一种已知的方式产生电压波形，其中所述储存器件连接到用于产生预定模拟波形的数模转换器(未示出)，该预定模拟波形以数字化形式存储在储存器件中。存储器件可以是如随机存取存储器或查找表的可编程器件，其可以是实现电压波形发生器的场可编程门阵列(FPGA)器件的部分。使用可编程存储器件允许在制造完有源矩阵阵列装置之后将电压波形编程到存储器中，这样就能够补偿有源矩阵阵列装置的工艺偏差效应和/或老化效应，下文将对此进行更加详细的说明。
电压波形发生器150和电压调整电路132、134和136的布置可以用于补偿源于TFT 116a-i的有限电子迁移率特性的问题。通常，电压调整电路132、134和136将为相应的充电导体142、144和146提供过驱动电压，即，高于存储在矩阵阵元110a-i的相应有关的电荷存储器件中的预定电压的电压，所述矩阵阵元110a-i由寻址导体172、174和176之一开启，以便减少在相应的有源矩阵阵元110a-i的充电周期期间为有关电荷存储器件(即电荷存储器件112a-i和/或输出元件114a-i)充电所花去的时间。
在图2中展示了该原理。Vunmod为级122、124和126之一的输出电压并被定义为有源矩阵阵列装置100的驱动电路120的级和公共电极118之间的电势差。因此，Vunmod通常对应于被寻址电荷存储元件(即电荷存储元件112a-i之一和/或输出元件114a-i之一)的两端的预期电势差，所述电荷存储元件可以是电容器或等效器件。Vpix(unmod)表示在时间期间t之后被寻址电荷存储元件上的实际电势差。通常，Vpix(unmod)落后于施加到适当充电导体的电压Vunmod，因为将充电导体连接到电荷存储元件的TFT的电子迁移率有限。此外，随着电荷存储元件上的电势接近预期电压Vunmod，相关TFT的源极-漏极电压接近0V，这也增加了电荷存储元件的充电时间。这可能导致如下情况在充电周期结束时，如虚线10所示，当相关TFT截止时，电荷存储元件两端的Vpix(unmod)与Vunmod的不同达到如此的程度，使得相关的输出元件(即输出元件114a-i之一)的预期性能发生偏差。在输出元件执行显示功能的情况下，这通常意味着能够观察到输出元件的亮度电平与预期亮度电平的差异，这是非常不希望出现的情况。
这种情况可以通过向充电导体提供电压Vmod来避免，电压Vmod是由电压调整电路132、134和136之一通过使具有类似于Vmod的形状的电压波形与驱动电路120的相应级的输出电压Vunmod结合而生成的。例如可以通过在电压调整电路132、134和136中的每一个中包括电压波形发生器150的功能性而在电压调整电路132、134和136中的每一个的内部生成该电压波形，或者可以从如电压波形发生器150的一个或多个外部电压波形发生器获得该电压波形。将Vmod施加到充电导体具有以下效果，即被寻址的电荷存储器件最初由驱动电路120进行过驱动，这使得电荷存储器件变得更加快速地充电，如可以从相应的充电曲线Vpix(mod)中所看到的那样，因此更有效地利用相关TFT的高迁移率区。
可以通过对如Vpix(unmod)所示的电荷存储元件对充电电压Vunmod的响应时间进行建模来获得用于调整Vunmod所需的电压波形。
以下给出了如何获得这种所需电压波形的实例。矩阵阵元110a-i两端的电压v对相关充电导体142、144或146上的恒定电压v0的响应作为时间的函数可以近似表示为dvdt+vrc=v0rc---(1)]]>其中rc为矩阵阵元110a-i的电荷存储器件112a-i和/或电容性输出元件114a-i的有效时间常数。方程(1)具有如下解v=v0(1-ae-trc)---(2)]]>为了获得用于电荷存储器件的更短的充电时间，方程(2)可以变形为v=v0(1-ae-tm)---(3)]]>其中m＜rc。为了达到该目的，注意方程(1)能够重写为dvdt+vrc=f(t)rc---(4)]]>其中f(t)为作为时间的函数的过驱动列电压。为了获得所需的电压波形，将方程(3)代入方程(4)中，获得f(t)=v0{1+ae-tm(rcm-1)}]]>(5)以定义所需的电压波形。
或者，在电压调整电路132、134和/或电压波形发生器150为可编程的情况下，这种电压波形可以基于制造有源矩阵阵列装置之后的性能测量结果。对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以改变过驱动量以使电荷存储元件112a-i和/或输出元件114a-i的充电时间与预定充电周期匹配。
现在，回到图1，需指出的是可以通过几种方式将驱动电路120的级122、124或126的输出电压与电压波形结合。一种可能的方式是使该级的输出电压与电压波形相乘。这具有以下优点对于所有非零输出电压，过驱动的相对量都是固定的因素，而在级122、124或126之一的输出为0V时，相关电压调整电路132、134或136的输出也保持在0V。这种电压调整电路可以通过模拟乘法器或通过脉冲宽度调制技术来实现。一种简单的实施方式将仅仅是晶体管，级122、124和126之一的输出连接到其栅极，而电压波形发生器150连接到晶体管的源极。或者，电压调整电路132、134或136可以是将其相应的输出经由数模转换器连接到相应的充电导体142、144和146的微控制器，在这种情况下，可以为电压调整电路132、134或136的输入提供数字信号而不是模拟信号，这将消除在驱动电路120的级122、124和126使用数字输入数据的情况下对数模变换步骤的需要。此外，这还将消除在电压波形发生器150中对数模转换步骤的需要。
优选地，电压波形发生器150能够产生不同的电压波形。例如当有源矩阵阵列装置100具有LC输出元件114a-i时，这是有利的，通常以反转极性的交替周期对所述LC输出元件114a-i进行寻址，以防止或延迟LC材料的退化。通常，相关TFT 116a-i在正周期中的导电特性与它们在负周期中的导电特性不同。通过在两个周期中施加不同的电压波形，可以有效地补偿由这些不同的导电特性引起的相关电荷存储元件112a-i的充电时间的不同延迟。在极端的情况下，可能需要在这两个周期的一个周期中减缓电荷存储元件112a-i的充电时间以在各周期中的充电时间之间获得较好的匹配。可以使电压波形发生器150对有源矩阵阵列装置100的场或帧周期作出响应，即，对同一个寻址导体172、174或176的两个连续地址之间的时间作出响应。
TFT116a-i的导电特性并非是影响电荷存储元件112a-i的RC时间常数的唯一因素。电荷存储元件112a-i之一与驱动电路120的相应级122、124或126之间的导电路径长度的增加会使电荷存储元件的RC时间常数增大。换言之，连接到寻址导体172的电荷存储元件112a、112d和112g具有比例如连接到寻址导体176的电荷存储元件112c、112f和112i短的RC时间，因为由于通过充电导体142、144和146的电流路径长度的增加，后三个电荷存储元件在相应的级122、124和126和相应的TFT 116c、116f和116i之间的路径上经受了更大的阻抗。
为了补偿这种效应，可以将电压波形发生器150配置成从多个电压波形中选择适当的电压波形，设计这些电压波形中的每一个使之补偿级122、124和126之一和电荷存储器件112a-i之一之间的电流路径的特定长度。所述多个波形可以含有用于充电周期的不同极性的不同电压波形组。可以使电压波形发生器150对例如前述的用于从视频信号产生定时信号的专用硬件的寻址导体选择装置作出响应，以在有源矩阵阵列装置100为显示装置的情况下控制另一驱动电路160或驱动电路120的定时，并且可以在选择新的寻址导体时选择新的电压波形，或者可以在寻址过若干寻址导体之后选择新的电压波形，从而有效地将有源矩阵阵列装置100的寻址导体172、174和176的子集分成不同的组。
另一驱动电路160和TFT 116a-i之一的栅极之间的电流路径的长度还可以对连接到对应的电荷存储元件112a-i的TFT 116a-i的栅极延迟具有显著的影响。例如，连接到充电导体146上的电荷存储元件112g的TFT 116g可能会经受比连接到充电导体142的电荷存储元件112a的TFT 116a更大的栅极延迟，因为另一驱动电路160和TFT 116g的栅极之间的寻址导体172的有效长度长于另一驱动电路160和TFT116a的栅极之间的寻址导体172的有效长度。因此，与TFT 116a的栅极相比，TFT 116g的栅极在寻址导体172上遇到更高的阻抗，这表明开启TFT 116g要比开启TFT 116a更慢。因此，电荷存储元件112g的有效充电周期比电荷存储元件116a的有效充电周期要短。
另一种可能会对这些充电时间产生相似效果的不利影响是由另一驱动电路160提供用来开启TFT的寻址脉冲的恶化。在寻址脉冲沿着寻址导体172、174或176传输时，脉冲形状可能会变形，这可能会导致距另一驱动电路160更远的TFT不能像距另一驱动电路160更近的那些TFT那样被有效地开启。
这可以通过为电压调整电路132、134和136的子集提供独立的电压波形发生器252、254和256来补偿，如图3所示。电压调整电路的子集可以包含少至一个的电压调整电路，在这种情况下，每个调整电路具有其自己的电压波形发生器，或者该子集可以包含少量的电压调整电路，在这种情况下，将有源矩阵阵列装置100的充电导体分成各自具有其自身独立的电压波形发生器的部分。可以将充电导体142、144和146基于相关TFT 116a-i的栅极延迟特性分成组，为独立的组提供独立的电压波形发生器252、254和256，电压波形发生器252、254和256中的每一个补偿该部分的特性，即相关TFT的栅极延迟。
优选地，在适用时，电压波形发生器252、254和256将包含不同的多个波形以补偿不同的极性周期、相关电荷存储器件112a-i和/或输出器件114a-i的RC时间对寻址导体位置的依存关系、以及相关电荷存储器件112a-i和/或输出器件114a-i的RC时间对充电导体位置的依存关系。要强调的是，如图1所示且如其详细说明所述的电压波形发生器150的各种实施例还可以应用于独立的电压波形发生器252、254和256，而不会背离本发明的范围。
图4示出具有根据本发明的有源矩阵阵列装置100的电子显示装置400的优选实施例。将驱动电路120和另一驱动电路160连接到电源420，它们可以是有源矩阵阵列装置100的集成部分或者可以是分立的部件。将电压波形发生器252、254和256连接到另一电源440，其可以是电源420的集成部分。由于上述原因，电子显示装置400与常规显示装置相比在亮度控制方面能够提供改善的图像质量。此外，如果电压波形发生器252、254和256是可编程的，可以在其制造之后或在其寿命周期期间改善电子显示装置400的质量。通常，因为用作有源矩阵阵列装置100的结构单元的各种部件的老化效应，如TFT116a-i的恶化和/或在输出器件114a-i中使用的化合物的恶化，电子显示装置会受到图像质量缓慢下降的影响。可以通过以下方法改善显示质量。
在第一步骤中，为电子显示装置400提供预定的测试图像，并且在第二步骤中，测量测试图像在电子显示装置400的有源矩阵阵列上的显示。该显示可以是电子显示装置400的显示区上的实际图像，或者可以是有源矩阵阵列装置100的导体上的电信号的集合。在该显示是实际图像的情况下，可以用公知的光学传感器进行测量，该传感器可以临时附着到屏幕上。这具有使来自环境的光污染最小化的优点。为此，可以优选在暗室中进行测量。
在下一步中，将所测的测试图像的显示与预定的测试图像比较。在测试图像的显示是电信号的集合的情况下，将这些电信号的值与对应于测试图像的预期值进行比较。如果观察到测试图像的显示与预定测试图像之间的差异，则为电子显示装置提供更新的电压波形用于补偿所观察到的差异，该更新的电压波形存储在可编程电压波形发生器150中，或者存储在独立的可编程电压波形发生器252、254和256(如果有的话)之一中。可以重复这些步骤，直到更新过存储在电压波形发生器150或独立的可编程电压波形发生器252、254和256中的所有电压波形为止。
可以基于存储在可编程电压发生器150中或可编程电压波形发生器252、254和256之一中的电压波形计算更新的电压波形。为此，该方法可以包括从电子显示装置400中检索电压波形的额外步骤。
上面提出的方法基于如上面的方程(5)所示的列电压的调整。
然而，由方程(5)给出的过驱动波形在实际中具有不希望有的特征。首先，其初始值可能非常大，第二，难以以其精确形式产生。理想的是限制最大电压并用一系列步骤来近似该指数，并且对于最简单的实施形式而言，将仅有一个步骤。
另一个复杂之处在于，以上为了说明该技术而发展的理论假设在发生充电之前像素和列导体最初是零伏。如果从有效初始值Vi(取决于前一帧的像素电压和前一行的列电压)对像素和列进行充电，那么方程(5)变为f(t)=v0{1+(1-viv0)ae-tm(rcm-1)}---(6)]]>
因此，用于V0的乘数也取决于行和列的初始电压状态。
该方程中的初始电压Vi为从其进行充电的有效起始电压。如上所述，两个因素影响该电压，它们是前一像素的电压和前一列(充电导体)的电压。由于逐行对阵列进行寻址，所以前一列的电压与施加到像素的前一电压不同，其为一整帧周期之前的电压。
对恒定比例的过驱动电压阶跃函数进行的建模表明，通过忽略与Vi的相关性可以获得有用的加速。
图5示出作为列的峰峰值电压(灰度级)的函数的当从-ve充电阶段切换到+ve充电阶段时将像素充电到其所需值的0.01伏之内所用的时间(ttc)。
曲线510示出未加速的情况，而曲线502以峰峰值电压对列进行了6.3μs的20％过驱动，然后在行寻址周期的剩余时间内(大约20μs)向下阶跃到所需的最终电压。因此，图5示出即使当不考虑矩阵元的初始条件施加恒定的额外电压阶跃时的充电时间的改善。然而，过驱动电压确实考虑了将被施加到像素的驱动电平，并且电压阶跃高度与该电压驱动电平成比例，但与前一(反极性的)驱动电平无关。因此可以将阶跃函数实施为乘法(乘以1.2和1)，尽管完全可以将其实施为加法。
尤其，可以看出与最坏情况下的大约17μs的未加速时间相比，在灰度级范围内获得了5μs的提高。然而，如果能够为初始像素和列电压留有余量，则可以获得额外的好处，因为在图5中加速曲线中的最小值的位置是由施加额外的过驱动电压的时间决定的。
该效果显示在图6中。在该图中，对于-ve到+ve的周期过渡绘出了充电时间与灰度级电压的关系，这里同样有20％比例的阶跃函数过驱动和5.7μs(曲线600)和6.3μs(曲线602)两个过驱动持续时间。可以看出，如果可以使过驱动持续时间适应所需的灰度级过渡，则通过确保操作位于加速曲线的最小值来获得额外的优点。在所示的实例中，可以实现大约9μs的充电时间。
如上所述，有两个因素影响初始充电条件。如果初始像素电压(即在前一帧周期期间所施加的电压)是“有效”初始电压Vi的主要影响因素，则可以使用帧存储器以便确定最佳的过驱动持续时间。如果装置已经不需要帧存储器，则这种解决问题的方案是昂贵的。
由于在过驱动瞬态期间在任何给定时间的充电速率与初始电压条件有关，所以在特定(较早)时间监测充电电流，然后可以决定过充电持续多长时间。
图7示出以这种方式进行操作的系统的示意图。
在电压发生器702和充电导体704之间设置电流检测电路700。驱动电路包括常规电压发生器702和阶跃函数发生器706，根据在寻址阶段开始时测量的电流实时控制阶跃函数发生器。通过单元708将阶跃函数施加到像素电压源输出，所述单元708可以实施为加法器或乘法器。所测的充电电流取决于所驱动的矩阵元的初始电压状态，从而施加阶跃电压波形的时间取决于初始充电条件。
可以使用通过实验或建模或者通过分析理论生成的函数或查找表，其可以针对显示器中的任何像素将充电速率与获得接近最佳加速所需的过充电持续时间关联起来。
然而，如果列上的前一电压(由前一行的寻址产生)是Vi的主要影响因素，则尽管仍然可以使用电流检测方案，更简单且低成本的替代方案是使用先前列电压的行存储器以确定过驱动阶跃时间。
图8示出用于实施该方法的系统。
提供存储器800用于存储施加到充电导体的最近的前一输出电压，这使得能够施加阶跃电压波形的时间取决于施加到充电导体的最近的前一输出电压。
存储器中的数据用于控制阶跃函数发生器806，其再次提供被单元808加到(或乘以)常规电压发生器802的输出的输出。
在以上的实例中，所述的系统基于具有受控的持续时间(或者更精确地说，占空因数)和高度的单电压阶跃提供过压驱动。很清楚，所说的阶跃电压波形的持续时间与阶跃波形的高部分的持续时间有关。对于本领域的技术人员显而易见的是，可以利用多阶跃过驱动波形实施本发明。
未给出详细的电路实施方式，因为这对本领域的技术人员而言是惯例，并且可以使用常规电路。
应当注意的是，上述实施例是说明本发明而非限制本发明，本领域技术人员能够在不背离所附权利要求书的范围的情况下设计许多可选实施例。在权利要求中，不应将任何置于括号中的参考标记解释为是对权利要求的限制。“包括”一词并不排除权利要求所列元件或步骤之外的其他元件或步骤的存在。元件之前的词“一个”并不排除多个这种元件的存在。可以通过包括几种不同元件的硬件来实施本发明。在列举了几种装置的装置权利要求中，可以通过同一种硬件来实现这些装置当中的几种。仅仅在彼此不同的从属权利要求中记载特定手段的事实并不表明不能出于有利的目的来组合这些手段。
权利要求
1.一种有源矩阵阵列装置(100)，包括多个矩阵元(110a-i)，每个矩阵元包括电荷存储器件(112a-i)；多个充电导体(142、144、146；704)，每个充电导体经由相应的薄膜晶体管(116a-i)连接到所述多个矩阵元(110a-i)的子集；以及用于产生多个输出电压且包括多个电压调整电路(706、806)的驱动电路(120；702)，每个驱动电路输出经由所述电压调整电路(706、806)之一连接到所述充电导体之一，将每个电压调整电路设置成施加用于调整所述输出电压的阶跃电压波形，以调整连接到所述充电导体(142、144、146；704)的所述电荷存储器件(112a-i)之一的充电时间。
2.如权利要求1所述的有源矩阵阵列装置(100)，其中每个电压调整电路(706、806)向加法器或乘法器(708、808)施加阶跃波形，所述加法器或乘法器将所述阶跃波形与驱动电路输出电压结合起来。
3.如权利要求1或2所述的有源矩阵阵列装置，其中所述阶跃电压波形具有与所述驱动电路输出电压成恒定比例的阶跃高度。
4.如前述任一项权利要求所述的有源矩阵阵列装置，其中施加所述阶跃电压波形的时间取决于所驱动的矩阵元的初始电压状态。
5.如权利要求4所述的有源矩阵阵列装置，包括帧存储器，用于存储在前一寻址阶段中施加到每个矩阵元的电压状态。
6.如权利要求1至4中任一项所述的有源矩阵阵列装置，还包括电流检测电路(700)，用于在将输出电压最初施加到充电导体(704)期间测量充电电流。
7.如权利要求6所述的有源矩阵阵列装置，其中所测到的充电电流取决于所驱动的矩阵元的初始电压，并且施加所述阶跃电压波形的时间取决于所测到的电流。
8.如前述任一项权利要求所述的有源矩阵阵列装置，其中施加所述阶跃电压波形的时间取决于施加到所述充电导体的最近的前一输出电压。
9.如前述任一项权利要求所述的有源矩阵阵列装置，还包括存储器(800)，用于存储施加到所述充电导体的最近的前一输出电压。
10.如前述任一项权利要求所述的有源矩阵阵列装置，包括显示装置，其中所述矩阵元包括显示像素。
11.如权利要求10所述的有源矩阵阵列装置，其中所述显示像素包括液晶显示像素。
12.如权利要求10所述的有源矩阵阵列装置，其中所述显示像素包括有机发光二极管显示像素。
13.一种对有源矩阵阵列装置进行寻址的方法，所述装置包括多个矩阵元(110a-i)，每个矩阵元包括电荷存储器件；以及多个经由相应的薄膜晶体管(116a-i)各自连接到所述多个矩阵元(110a-i)的子集的充电导体，该方法包括提供矩阵元驱动信号；通过将阶跃电压波形加到所述矩阵元驱动信号来调整所述驱动信号，以减少用于将所述电荷存储器件充电至所述驱动信号的充电时间。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述阶跃电压波形具有与所述驱动信号成恒定比例的阶跃高度。
15.如权利要求13或14所述的方法，还包括将所述阶跃电压波形施加一段时间，该段时间取决于所驱动的矩阵元的初始电压状态。
16.如权利要求13到15中任一项所述的方法，还包括在将所调整的电压最初施加到充电导体期间测量充电电流。
17.如权利要求16所述的方法，还包括将所述阶跃电压波形施加一段时间，该段时间取决于所测到的充电电流。
18.如权利要求13到17中任一项所述的方法，还包括将所述阶跃电压波形施加一段时间，该段时间取决于施加到所述充电导体的最近的前一驱动电压。
19.如权利要求18所述的方法，进一步将施加到所述充电导体的所述最近的前一输出电压存储在存储器中。
全文摘要
一种有源矩阵阵列装置(100)，包括多个矩阵元(110a－i)，每个矩阵元包括电荷存储器件(112a－i)；以及多个充电导体(142、144、146；704)。每个充电导体经由相应的薄膜晶体管(116a－i)连接到所述多个矩阵元(110a－i)的子集。驱动电路(120；702)产生多个输出电压，并且多个电压调整电路(706、806)用来施加用于调整输出电压的阶跃电压波形，以调整连接到充电导体(142、144、146；704)的电荷存储器件(112a－i)之一的充电时间。
文档编号G09G3/36GK101014988SQ200580030167
公开日2007年8月8日 申请日期2005年9月8日 优先权日2004年9月9日
发明者肯尼斯·R·维格特 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司